響應面法優化富硒酵母咀嚼片制備工藝

張麗，田密

北京振東光明藥物研究院有限公司（北京 100085）

硒是人體必需的微量元素之一[1]，具有增強機體免疫力[2]、增強十二指腸黏膜抗炎及抗氧化能力[3]、維持神經系統生理功能[4]、降低機體血脂水平[5]、調節腸道菌群[6]、預防和治療癌癥[7-8]、減輕心臟炎癥[9]、維持骨骼健康[10]、保護肝臟[11]等生理功能。

我國是一個缺硒大國，據《中華人民共和國地方疾病與環境因素圖集》揭示，從東北三省至云貴高原，我國國土存在面積約72%的低硒地帶，其中30%為嚴重缺硒地區[12]。我國約7億人生活在低硒地帶，且很難從食物中獲取足量的硒。人體補硒是關系到億萬人民健康的大事，應當像補碘那樣抓好補硒工作，大規模推廣富硒產品。在此背景下，2011年我國富硒產品行業工業總產值達到138.5億元，并以每年9.3%～13.1%的速度增長，2015年突破200億元[13]，2016—2017年僅湖北省一省的富硒產業年產值都在600億元以上，預計到2025年，富硒產品凈利潤將達到96億元，市場潛力巨大。由于硒本身毒性較大，因此更為安全有效的有機硒在市場上更得青睞，如富硒酵母、硒蛋白、富硒菌粉等。但這些硒原料普遍具有氣味難聞、口感較差的問題，因此市場上補硒產品多為包衣片劑，即便如此，這些產品在服用過程中仍存在不良氣味較大，難吞服，或者吞服后反胃的現象，服用依從性不高，不利于補硒工作的推廣。若能掩蓋和順從硒原料本身的特殊口感，開發一款口感獨特、服用方便的咀嚼片產品，提高服用依從性，定會利于補硒工作的推廣，并具有良好的市場前景。

咀嚼片的口感調制是其工藝研發的難點，尤其是配方中具有特殊氣味的原料占比較大的產品，需多種矯味劑配合使用來達到調和口感的目的。響應面設計試驗作為一種解決實際問題的有效手段，近年來在食品研發領域應用廣泛，但其多數用于提取條件等的篩選，用于產品輔料篩選，特別是涉及口感的輔料篩選研究并不多見。通過響應面設計試驗對配方及成型工藝進行優選，對口味的調整更為直觀，篩選結果更為可靠。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富硒酵母（安琪酵母股份有限公司）；麥芽糖醇[羅蓋特（貿易）上海有限公司]；紅棗果粉（北京綠友食品有限公司）；食用乙醇（上海翔圣化工有限公司）。

1.2 儀器與設備

TLE303電子天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]；SYH-10三維混合機（常州市盛泰干燥設備有限公司）；Mini-CG濕法混合快速制粒機（創志機電科技有限公司）；YK-60搖擺顆粒機（江蘇星星干燥設備有限公司）；DP30旋轉壓片機（北京國藥龍立科技）；YD-20KZ片劑硬度儀（天津市天大天發科技有限公司）；FF-2000A脆碎度檢測儀（天津市天大天發科技有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 原輔料篩選

1.3.1.1 原料篩選

硒的存在形式直接影響人體對硒的吸收利用程度及其有效性的發揮[14]。在自然界中，硒多以有機硒和無機硒2種形態存在，無機硒很難被人體直接吸收和利用，且對人體的腸胃刺激較大，有一定的毒副作用[15]。相較而言，有機硒易被人體吸收利用，安全性更好，生物效力更高。

富硒酵母是應用最為廣泛的有機硒來源之一，將富硒酵母作為硒源的優點：（1）富硒酵母食用安全，其急性、慢性毒性顯著低于無機硒[16-17]；（2）富硒酵母中的硒的生物效力是無機硒的10～20倍；（3）富硒酵母在提高機體血硒水平方面明顯高于無機硒；（4）富硒酵母本身富含蛋白質、糖類和多種維生素，除可作為有機硒源使用外，還可同時提供其他營養素。

1.3.1.2 輔料篩選

功能性甜味劑作為食用糖的替代品，不但可以增加產品的甜度，改善不良口感，還具有低熱量、抗齲齒、調節腸道功能等作用[18]，在食品工業中應用廣泛。功能性甜味劑種類多樣，常見的有甘露糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇。經調研市場上在售的或已備案的富硒酵母咀嚼片，填充劑多用甘露糖醇、木糖醇、食用葡萄糖等，矯味劑多為氣味濃烈的果味香精如甜橙香精等，經品嘗產品或按產品配方壓片，口感均不理想。可能是因為富硒酵母味微苦，有特殊酵母臭味，具有一定清涼口感的甘露糖醇、山梨糖醇、赤蘚糖醇等，以及味道鮮明濃烈的水果香精對酵母臭味無掩蓋或順從作用，口感不協調。

麥芽糖醇風味柔和，甜味純正，甜度與蔗糖相近，食用時沒有任何清涼感[19]，用作片劑填充劑成型性較好。紅棗果粉是紅棗鮮果經速凍、干燥等工序加工而成，最大程度保留紅棗的營養成分、色澤和風味[20]，且經初步品嘗試驗，紅棗果粉的口感與富硒酵母的口感有很大程度的順從性，對酵母臭味有一定的掩蓋作用，二者配合使用時產品口感更為柔和，更易于接受。上述2種輔料不僅可以提高產品的營養成分，還可賦予產品純正的紅棗風味，與酵母臭味口感協調又無清涼感，且無任何添加劑，更為安全健康。

1.3.2 單因素試驗

分別考察麥芽糖醇添加量（44.5%，49.5%，54.5%，59.5%和64.5%）和紅棗果粉添加量（10%，15%，20%，25%和30%）對片劑感官的影響。感官評定標準見表1。成立30人的評定小組，對產品的風味、口感、外觀進行評定。

表1 感官評價標準

1.3.3 響應面試驗設計

因富硒酵母及紅棗果粉均具有一定的黏性，所以選擇乙醇為粘合劑制粒。基于單因素試驗結果，以對片劑成型性、口感有影響的麥芽糖醇加入量、紅棗果粉加入量、乙醇體積分數為影響因素，以粒度分布、休止角及片劑外觀、口感、硬度、脆碎度為綜合考察指標，采用Box-Behnken進行三因素三水平響應面試驗設計，對產品配方及成型工藝進行優選。因素水平、評分標準見表2和表3。

表2 因素水平表 單位：%

表3 評分標準

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 麥芽糖醇添加量對富硒酵母咀嚼片感官評價指標的影響

由圖1可知，麥芽糖醇添加量54.5%時，感官評分最高，隨著添加量增加，咀嚼片過甜，口感過硬，因此，初步確定麥芽糖醇添加量54.5%時最佳。

圖1 不同麥芽糖醇添加量對富硒酵母咀嚼片感官評價指標的影響

2.1.2 紅棗果粉添加量對富硒酵母咀嚼片感官評價指標的影響

由圖2可知，紅棗果粉添加量20%時，感官評分最高，隨著添加量增加，其對酵母臭味掩蓋作用無明顯增加，但口感越來越硬，因此，初步確定紅棗果粉添加量20%時最佳。

圖2 不同紅棗果粉添加量對富硒酵母咀嚼片感官評價指標的影響

2.2 響應面設計試驗與結果

利用Design-Expert 8.0.6軟件對表4中的數據進行分析，分析結果詳見表5。對表5中的數據進行二次多項回歸擬合，得各因素與響應值之間的二次多項回歸方程：Y=51.46-0.45A+4.59B+4.57C+0.97AB-4.21AC+1.84BC+2.19A2-0.50B2-9.17C2。

表4 響應面設計試驗與結果

表5 方差分析結果

由表5結果可知，模型顯著性p=0.035 8＜0.05，表明模型具有顯著性。失擬項p=0.524 8＞0.05，表明模型與實際試驗擬合性較好，可信度較高。F（A）= 0.078，F（B）=8.01，F（C）=7.94，表明各因素對富硒酵母咀嚼片成型工藝的影響順序為紅棗果粉添加量＞乙醇體積分數＞麥芽糖醇添加量。各因素之間交互表現均為p＞0.05，說明各因素間無明顯交互作用。各因素對綜合評分的影響及各因素間的交互作用，見圖3～圖5，這與表5的分析結果一致。通過響應面試驗得到富硒酵母咀嚼片的最優配方為麥芽糖醇量49.5%、紅棗果粉量20%、乙醇體積分數46%，此條件下綜合評分最高，為60.29分。

圖3 A、B對綜合評分影響的等高線圖和響應面圖

圖4 A、C對綜合評分影響的等高線圖和響應面圖

2.3 工藝驗證

按響應面優化試驗得出的最佳配方制備3批富硒酵母咀嚼片，測定片劑的相關指標，計算綜合評分，3批樣品的綜合評分分別為59.15，59.47和58.96分，與模型方程預測結果接近，SRSD=0.44%，表明響應面模型可靠，所得工藝條件可行。

2.4 穩定性研究

將工藝驗證的樣品置穩定箱中，在溫度37±2 ℃，濕度75%±5%條件下進行3個月加速穩定性試驗，測定片劑的相關指標，計算綜合評分，試驗結果見表6。

表6 穩定性試驗結果

加速試驗結果表明，富硒酵母咀嚼片在保質期內質量穩定，說明產品工藝切實可行。

3 結論

硒作為人體必需的微量元素，可起到抵御疾病、延緩衰老、增強機體免疫功能等作用，但在我國缺硒現象普遍存在。近年來，隨著人們健康意識的提高，補硒類產品市場份額逐年增高，但受限于硒原料來源本身具有不良口感，補硒類產品劑型單一等因素，人群接受度不高。試驗以有機硒源——富硒酵母為原料，劑型選擇為服用方便，人群接受度較高的咀嚼片。因富硒酵母具有特殊酵母臭味，為改善市場上同類產品口感較差的不足，在輔料篩選時優選成型性較好、健康低糖、無清涼感的麥芽糖醇及與富硒酵母味道貼合、風味獨特、營養全面的紅棗果粉，經響應面試驗篩選最佳的成型工藝為富硒酵母添加量29.5%、麥芽糖醇添加量49.5%、紅棗果粉添加量20%、乙醇體積分數46%。制成的片劑外觀光潔、口感良好、幾乎無酵母臭味且質量穩定，可為缺硒人群提供一種更為有效便捷美味的新選擇。